JP2005163659A - 垂直軸型風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自然エネルギーを電気エネルギーに変換して電力とし、非常時に避難灯や非常用電源に用いる垂直軸型風力発電装置を提供する。
【解決手段】風力発電装置１０は、風力エネルギーを交流電力に変換して出力する風力発電装置本体１１と、制御機能等を備えたコントローラ１２と、コントローラ１２で整流された直流電力を蓄電するバッテリ１３と、バッテリ１３の電力を交流電力に変換して負荷１５に供給するインバータ１４と、バッテリ１３に電力を供給する太陽電池１６と、バッテリ１３の電力で点灯する非常用照明１７と、信号を受信する通信装置１８と、地震を検知する揺れセンサ１９と、非常用照明１７の点灯に連動して音を発生する拡声機２６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力エネルギーや太陽光の自然エネルギーを電気エネルギーに変換して各種機器の電力とし、災害時などの非常時に避難灯や緊急用電源としての役割を果す、太陽光発電装置を有する垂直軸型風力発電装置に関するものである。

例えば下記特許文献１に示されている風力発電装置は、太陽光パネルに当たった風を有効に利用することで、風力発電の発電能力を高めることができる風力及び太陽光による発電を利用した街灯装置を提供している。また、例えば災害時の情報提供として、又は広告手段としてタイムリーな情報を提供することができる風力及び太陽光による発電を利用した街灯装置でもある。また、例えば時間帯や設置場所に応じたタイムリーな広告ができ、又は災害時に緊急情報をタイムリーに表示させることができる情報管理システムを提供したり、例えば公園などの監視を有効に行え、犯罪などの未然防止を行える情報管理システムを提供したり、それぞれの街灯装置の保守点検を効率的に行え、異常時の対応を迅速に行うことができる情報管理システムを提供できるものでもある。
特開２００３−４２０５２号公報

しかしながら、特許文献１のものは、文字や画像などの詳細な情報を表示することができるものの、音の情報を人に伝達することができない。また、非常用照明やサイレンなどがないので、人の注意を完全にひきつけることはできず、非常時の警告であることを瞬時に判断できるものではない。さらに、非常用電源として用いることができるものではない。

そこで、本発明の目的は、人の注意をひきつけて、非常時の警告であることを瞬時に判断させることができ、風力エネルギー等の自然エネルギーを電気エネルギーに変換して各種機器の電力とし、災害時などの非常時に避難灯や非常用電源としての役割を果す垂直軸型風力発電装置を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の垂直軸型風力発電装置は、垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する風力発電装置において、前記風力発電装置によって充電された電力が各種機器の作動に使用される蓄電手段と、光エネルギーを電力に変換し、該電力を前記蓄電手段に補助充電する補助充電手段と、前記蓄電手段に蓄電された電気エネルギーを使用して点灯自在な非常用照明手段とを備え、前記非常用照明手段が前記回転軸の軸方向延長上に配置されるものである。
上記の構成によれば、目立つ位置に配置された非常用照明手段により人の注意をひきつけて、非常時の警告であることを瞬時に判断させることができ、風力エネルギーや太陽光の自然エネルギーを電気エネルギーに変換して各種機器の電力とし、災害時などの非常時に避難灯や非常用電源としての役割を有する垂直軸型風力発電装置を提供できる。また、蓄電により無風及び夜間でも電源供給できる垂直軸型風力発電装置を提供できる。

また、本発明の垂直軸型風力発電装置は、地震の揺れを検知する揺れ検知手段と、前記揺れ検知手段の検知結果によって前記非常用照明手段を点灯させる非常用照明制御手段とをさらに備えていることが好ましい。
上記の構成によれば、地震が発生したときに蓄電手段の電力を使用して、自動的に非常用照明手段を点灯させるので、避難誘導灯の役割を有する垂直軸型風力発電装置を提供できる。

また、本発明の垂直軸型風力発電装置は、信号を受信する通信手段と、信号を受信することにより前記非常用照明手段を点灯させる非常用照明制御手段とをさらに備えていることが好ましい。
上記の構成によれば、非常時の防災無線などの信号を受信することにより、自動的に非常用照明手段を点灯することができる。これにより、遠隔操作で瞬時に非常用照明手段を点灯させることができる。

また、本発明の垂直軸型風力発電装置は、蓄電された電力を利用しやすい電圧に変換自在な電圧変換装置をさらに備えていることが好ましい。
上記の構成によれば、蓄電された電力を利用しやすい電圧に変換できるので、家電用の非常用電源としても用いることができる。

本発明の実施形態を図１及び図２に基づいて以下に説明する。
図１は、垂直軸型風力発電装置１０のブロック図である。垂直軸型風力発電装置１０は、自然エネルギーの一種である風力エネルギーを電気エネルギーからなる交流電力に変換して出力する垂直軸型風力発電装置本体１１と、垂直軸型風力発電装置本体１１の制御機能や交流電力の直流電力への整流機能等を備えたコントローラ１２と、コントローラ１２において整流された直流電力を充電するバッテリ１３と、バッテリ１３に充電された電力を交流電力に変換して外部負荷１５に供給するインバータ１４と、バッテリ１３に対して補助電力を供給する太陽電池１６と、バッテリ１３に蓄電された電気エネルギーを使用して点灯する非常用照明１７と、無線信号などを受信する通信装置１８と、地震の揺れを検知する揺れセンサ１９と、非常用照明１７の点灯に連動してサイレン音などを発生する拡声機２６とを有している。

上記の垂直軸型風力発電装置本体１１は、図２に示すように、垂直に設けた回転軸２０と、回転軸２０の周方向に取り付けられた羽根２１とを備えて成る。なお、図２は、垂直軸型風力発電装置本体１１に、太陽電池１６と非常用照明１７とを取り付けた実施態様を示すものである。

回転軸２０の途中部分には、支持部材２２が取り付けられ、羽根２１を地面に対し垂直に固定している。支持部材２２は、羽根２１を固定できれば、配置の向きはどのようなものでもよいし、本数も図２に示すものに限られない。
回転軸２０の下方は、図示しない軸受を内部に有する軸受部２３を介して支柱２４内において、回転自在に支持されている。支柱２４は、台座部となるベース２５を有する。
ベース２５は、図示しない姿勢安定装置などにより基礎に設置される。また、回転軸２０の下方には、図示しないが、適宜の変速機構を介して発電機が連結されている。

上記のように構成された垂直軸型風力発電装置本体１１は、コントローラ１２に接続されている。コントローラ１２は、図示しないが、垂直軸型風力発電装置１０を制御する制御部と、垂直軸型風力発電装置本体１１の発電機から出力された交流電力を直流電力に整流する整流部と、揺れセンサの検知結果によって非常用照明１７を点灯させる第一の非常用照明制御部と、信号を受信することにより非常用照明１７を点灯させる第二の非常用照明制御部とを有している。なお、コントローラ１２は、第一の非常用照明制御部及び第二の非常用照明制御部に代えて、第一の非常用照明制御部と第二の非常用照明制御部との両方の機能を備える非常用照明制御部を有するものとしてもよい。

また、コントローラ１２は、バッテリ１３に補助電力を充電できる太陽電池１６に接続され、バッテリ１３に充電する必要があるとき（例えば、風がなく風力発電ができないときなど充電する電力が足りないとき）にのみ、太陽電池１６で発生する電力を充電する機能を有している。

バッテリ１３は、コントローラ１２の整流部（不図示）にも接続され、この整流部は、垂直軸型風力発電装置本体１１の発電機からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ１３に充電するように構成されている。なお、整流部は、インバータ１４にも接続されており、充電制御部（不図示）で制御された通電時間に応じた充電電圧の電力をバッテリ１３に充電するようになっている。

インバータ１４は、バッテリ１３に蓄電された電力を家電などに使用できる電圧に変換自在な電圧変換装置である。例えば、ＡＣ１００Ｖなどの利用しやすい電圧に変換できるものである。
負荷１５は、例えば、風力発電装置１０のコントローラ１２や冷蔵庫等の電動機器、電灯やエアコン等の光熱機器等を含むものである。

太陽電池１６は、支柱２４に固定支持されている。この太陽電池１６は、半導体（シリコンなど）のｐｎ接合部に光を当てて生ずる起電力を利用して、光エネルギーを、直接電気エネルギーに変換する装置であり、効率をよくするために太陽電池１６の半導体パネル面１６ａが、太陽の光を垂直に受けるように配置されることが好ましい。

非常用照明１７は、回転軸２０の軸方向延長上の頂上などに配置されるものであり、コントローラ１２と接続されている。非常用照明１７は、赤色や黄色などの目立つ警告灯であることが好ましい。なお、この非常用照明１７は、垂直軸型風力発電装置本体１１とは別の目立つ場所に設置することとしてもよい。
拡声機２６は、非常用照明１７が点灯すると同時にサイレン音などの警告音を発生するものであり、非常用照明１７と接続されている。なお、単独で直接コントローラ１２と接続され、非常用照明１７が点灯すると同時にサイレン音などの警告音を発生するように、コントローラ１２によって制御される構成としてもよい。

通信装置１８は、無線信号などを受信できるものであり、コントローラ１２内の第二の非常用照明制御部（不図示）と接続されている。
揺れセンサ１９は、地震の揺れを検知できるものであり、コントローラ１２内の第一の非常用照明制御部（不図示）と接続されている。
なお、上述したように、第一の非常用照明制御部及び第二の非常用照明制御部に代えて、第一の非常用照明制御部と第二の非常用照明制御部との両方の機能を備える非常用照明制御部を用いて、通信装置１８及び揺れセンサ１９に接続し、非常用照明１７の点灯制御を行うものとしてもよい。

上記の構成において、垂直軸型風力発電装置１０の動作について説明する。まず、垂直軸型風力発電装置１０の発電時の動作について説明する。
風を受けた羽根２１は、支持部材２２を介して風力による動力を回転軸２０に伝達する。回転軸２０は、軸受部２３内部の軸受によって回転自在に支持されながら回転し、回転軸２０の下方に配置されている発電機（不図示）に回転力を伝達する。その結果、発電機によって発電される。発電された交流電力は、コントローラ１２内で直流電力に整流する整流部（不図示）を介してバッテリ１３に充電される。このとき、微風又は無風状態で風力発電の電力が少ない又は皆無であって、昼間の明るいときであれば、太陽電池による発電が可能であるので、この電力をバッテリ１３に充電するように、コントローラ１２が自動的に命令する。

次に、非常時の垂直軸型風力発電装置１０の動作について説明する。
（地震発生時）
地震を揺れセンサ１９が検知して、その情報をコントローラ１２に送信し、バッテリ１３に蓄電されている電力を用いて、コントローラ１２が非常用照明１７を点灯させる。そして、この非常用照明１７の点灯に連動して、バッテリ１３に蓄電されている電力を用いて、自動的に拡声機２６によりサイレン音を発生させる。

（非常時）
離れた場所から送信された防災無線などの信号を受信した通信装置１８が、その信号情報をコントローラ１２に送信し、バッテリ１３に蓄電されている電力を用いて、コントローラ１２が非常用照明１７を点灯させる。そして、この非常用照明１７の点灯に連動して、バッテリ１３に蓄電されている電力を用いて、自動的に拡声機２６によりサイレン音を発生させる。

（非常用電源）
普段からバッテリ１３に蓄電しておいた電力を、コントローラ１２の命令を受けたインバータ１４により家電などに使用できる電圧に変換し、非常用電源として負荷１５に用いる。

本実施形態によれば、目立つ位置に配置された非常用照明により人の注意をひきつけて、非常時の警告であることを瞬時に判断させることができ、風力エネルギー等の自然エネルギーを電気エネルギーに変換して各種機器の電力とし、災害時などの非常時に避難灯や非常用電源としての役割を有する垂直軸型風力発電装置１０を提供できる。

また、地震が発生したときにバッテリ１３の電力を使用して、自動的に非常用照明１７を点灯させるので、避難誘導灯の役割を有する垂直軸型風力発電装置１０を提供できる。
また、通信装置１８で非常時の防災無線などの信号を受信し、コントローラ１２により自動的に非常用照明１７を点灯させることができる。これにより、遠隔操作で瞬時に非常用照明１７を点灯させることができる。
また、インバータ１４により蓄電された電力を利用しやすい電圧に変換できるので、家電用の非常用電源としても用いることができる。

本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。

風力発電装置のブロック図である。 風力発電装置本体と、風力発電装置本体に取り付けられた太陽電池及び非常用照明とを示す概略図である。

符号の説明

１０ 垂直軸型風力発電装置
１１ 垂直軸型風力発電装置本体
１２ コントローラ
１３ バッテリ
１４ インバータ
１５ 負荷
１６ 太陽電池
１７ 非常用照明
１８ 通信装置
１９ 揺れセンサ
２０ 回転軸
２１ 羽根
２２ 支持部材
２３ 軸受部
２４ 支柱
２５ ベース
２６ 拡声機

Claims (5)

1. 垂直に設けた回転軸と、当該回転軸の周方向に複数枚取り付けた縦向きの羽根とを有する風力発電装置において、
   前記風力発電装置によって充電された電力が各種機器の作動に使用される蓄電手段と、
   光エネルギーを電力に変換し、該電力を前記蓄電手段に補助充電する補助充電手段と、
   前記蓄電手段に蓄電された電気エネルギーを使用して点灯自在な非常用照明手段とを備え、
   前記非常用照明手段が前記回転軸の軸方向延長上に配置される垂直軸型風力発電装置。
2. 地震の揺れを検知する揺れ検知手段と、
   前記揺れ検知手段の検知結果によって前記非常用照明手段を点灯させる非常用照明制御手段とをさらに備えている請求項１に記載の垂直軸型風力発電装置。
3. 信号を受信する通信手段と、
   信号を受信することにより前記非常用照明手段を点灯させる非常用照明制御手段とをさらに備えている請求項１又は２に記載の垂直軸型風力発電装置。
4. 前記非常用照明手段の点灯時又は前記通信手段の信号受信時に連動して音を発生する拡声機をさらに備えている請求項１〜３のいずれかに記載の垂直軸型風力発電装置。
5. 蓄電された電力を利用しやすい電圧に変換自在な電圧変換装置をさらに備えている請求項１〜４のいずれかに記載の垂直軸型風力発電装置。

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